一种厌氧消化污泥的生物干化方法与流程

本发明涉及一种环境保护技术中的污泥处理方法，具体地，涉及一种厌氧消化污泥的生物干化方法。

背景技术：

随着越来越多的污水处理厂投入建设与运行，污泥产量也日渐增加。据统计，目前我国城镇污水处理厂污泥年产生量已经超过4000万吨（含水率80%）。

厌氧消化作为一种低能耗、资源化的污泥处理技术，是目前国际上最常用的污泥处理方法，我国也积极鼓励应用。2000年颁布的《城市污水处理及污染防治技术政策》建议规模在10万吨/天以上的二级污水处理厂采用厌氧消化工艺进行污泥处理；2009年颁布的《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》和2011年颁布的《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》又进一步鼓励回收和利用污泥中的能源和资源，鼓励城镇污水处理厂采用污泥厌氧消化工艺。

但是，厌氧消化出泥含水率高，尚需经过污泥减量化或稳定化处理才能进行处置和资源化利用，这也是制约该技术推广应用的因素之一。常用的后续处理方法包括脱水、热干化、好氧堆肥等。脱水后的污泥含水率仍然高达80%左右，不利于运输和后续处理处置；热干化具有占地小、干化速率快的优点，但能耗和运行成本较高，运行管理难度较大；好氧堆肥工艺相对简单，可实现污泥的稳定化和无害化，但发酵周期长，占地面积大。

污泥生物干化利用微生物高温好氧发酵过程中有机物降解所产生的生物热能，通过过程调控手段促进水分蒸发，实现快速去除水分。已公开的相关专利大多针对未经厌氧消化处理的污泥，且需要添加菌剂或酸碱药剂。相比之下，厌氧消化污泥的有机物含量较低，且易降解有机物比例也较低，因此对温度控制的要求较高，本专利包含的自动通风系统有利于堆体温度的优化控制，同时本专利提供的生物干化方法也无需添加药剂。

综上，开发可以替代热干化、好氧堆肥等技术的污泥减量化技术和设备，实现厌氧消化污泥的高效低耗处理，对于推广厌氧消化技术应用和提升污泥处理处置行业水平具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于厌氧消化污泥处理的方法，以解决现有厌氧消化污泥处理技术所存在的减量化程度低、能耗高、运行周期长等问题，实现污泥的减量化、稳定化和无害化处理。

为了达到上述目的，本发明提供了一种厌氧消化污泥的生物干化方法，包括以下步骤：

a、厌氧消化污泥脱水处理；

b、将步骤a脱水处理后的污泥与返混料和辅料混合均匀；

c、将步骤b得到的混合料加入生物干化装置，进行生物干化，所述生物干化装置包含反应器主体，所述反应器主体通过多孔板分割成上下两个部分，下部为布气室，上部为污泥反应室，布气室侧壁设有进风管，所述污泥反应室上部设置引风管，混合后的污泥放在多孔板上，所述反应器主体内设置有温度传感器，通风自动控制系统接收所述温度传感器采集的温度数据，根据所述温度数据控制通风。

根据本发明的优选实施例，所述反应器主体为直立筒体，顶部设置装置盖，外部设置保温层，以减少反应器内热量散失。

根据本发明的优选实施例，所述多孔板上铺设金属网，混合后的污泥放在金属网上，以阻隔上部污泥颗粒从曝气孔中掉落。

根据本发明的优选实施例，所述通风自动控制系统由温度传感器、控制器、继电器、空气压缩机和浮子流量计组成，所述控制器的输入端与温度传感器连接，所述控制器的输出端通过继电器与空气压缩机连接，所述空气压缩机与布气室侧壁的进风管连接，由控制器根据采集的温度数据调节通风策略，所述通风策略包括由空气压缩机实现连续通风或间歇通风。

根据本发明的优选实施例，所述反应器主体在不同层高均设置有温度传感器。

根据本发明的优选实施例，所述通风自动控制系统还包括浮子流量计，所述浮子流量计连接空气压缩机与进风管，用于控制通风量。

根据本发明的优选实施例，步骤C中通过自动控制系统控制通风；控制器接收到的温度高于A℃时，采用连续通风策略，直至温度降至B℃以下，采用间歇通风策略，70≥A≥B≥55。继电器控制间歇通风阶段空气压缩机的启停，频率为10~20min开，20~60min关；浮子流量计控制通风量在0.05~0.15 m³/(m³·min)。

上述的厌氧消化污泥的生物干化方法中，步骤a中所述厌氧消化污泥经脱水处理后，含水率为70%~80%；步骤b中所述返混料与脱水污泥的湿重比为1:4~1:2，所述辅料与脱水污泥的湿重比为1:8~1:4；混合均匀后混合料的含水率为55%~65%；步骤c中所述的生物干化一个周期翻堆1~2次；经15d生物干化处理后，含水率降至40%以下。

本发明提供的厌氧消化污泥的生物干化方法具有以下优点：

1、能耗低。充分利用微生物高温好氧发酵过程中有机物降解产生的生物热能，除通风所需的电耗外，无需外加热源。

2、运行周期短。设置自动通风控制系统，利用设于堆体的温度传感器采集的温度信号，并根据工艺要求控制通风策略，使污泥在最佳条件下迅速达到水分去除的目的。与好氧堆肥相比，运行周期较短，占地面积也较少。

3、减量化程度高。本发明通过过程调控手段实现污泥中水分的快速去除，含水率可降至40%以下，克服了厌氧消化污泥含水率高、没有出路的问题。

附图说明

图1为本发明的厌氧消化污泥的生物干化方法使用的装置结构示意图。

图2为本发明的厌氧消化污泥的生物干化方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图1所示，本发明提供的厌氧消化污泥的生物干化方法，通过生物干化装置对厌氧消化污泥进行处理。该生物干化装置包含反应器主体1和通风自动控制系统；通风自动控制系统由温度传感器8、控制器9、继电器10、空气压缩机11和浮子流量计12组成。

反应器主体1为直立筒体，总体积180L；顶部设置装置盖2；外部设置保温层3，以减少反应器内热量散失。反应器主体1底部通过多孔板5分隔布气室，多孔板5距离底板15cm；多孔板5上铺设金属网4，以阻隔上部污泥颗粒从曝气孔中掉落。反应器主体1侧壁下部设置进风管6，空气通过进风管6进入布气室，并向上散逸进入堆体；侧壁上部设置引风管7，湿热空气从引风管7排出。

反应器主体1在上、中、下层均设置有温度传感器8；该生物干化装置设有控制器9，能够接收温度传感器8采集的温度数据，并根据工艺要求调节通风策略；通风策略包括连续通风和间歇通风。浮子流量计12控制通风量；浮子流量计12连接空气压缩机11与进风管6。

如图2所示，该厌氧消化污泥的生物干化方法，包含以下步骤：

步骤1，厌氧消化污泥脱水处理。优选地，厌氧消化污泥经脱水处理后，含水率为70%~80%。

步骤2，将步骤1脱水处理后的污泥与返混料和辅料按一定比例混合均匀，返混料可采用上一批次生物干化处理后的污泥，辅料可采用秸秆、麸皮、木屑等。优选地，返混料与脱水污泥的湿重比为1:4~1:2；辅料与脱水污泥的湿重比为1:8~1:4；混合均匀后混合料的含水率为55%~65%。

步骤3，将步骤2得到的混合料加入生物干化装置，进行生物干化。生物干化过程通过自动控制系统控制通风：控制器9接收到的温度高于A℃时，采用连续通风策略，直至温度降至B℃以下，采用间歇通风策略，优选地，70≥A≥B≥55；继电器10控制间歇通风阶段空气压缩机11的启停，优选频率为10~20min开，20~60min关；浮子流量计12控制通风量，优选通风量为0.05~0.15 m³/(m³·min)。生物干化过程优选的翻堆频率为一个周期1~2次。经15d生物干化处理后，含水率降至40%以下。

具体来说，厌氧消化污泥经脱水处理后含水率为74.7%。脱水污泥与返混料和辅料按湿重比4:1:1混合均匀后，含水率为55.1%。生物干化前8d内，A取62，B取60；后7d内，A取57，B取55；混合料经15d生物干化处理后，含水率降至27.0%。与混合料相比，生物干化处理后减量52.3%；若不计返混料和辅料，即与厌氧消化污泥相比，生物干化处理后减量28.5%，减量化效果明显。

本发明提供的厌氧消化污泥的生物干化方法，充分利用了生物热能，并采用了自动通风控制系统，一方面使反应温度维持在适宜的范围内，使污泥迅速达到水分去除的目的，另一方面又可避免过量通风，降低运行能耗。该方法具有能耗低、运行周期短、占地面积少的特点，能够高效低耗地实现厌氧消化污泥的减量化、稳定化和无害化处理，具有较高的环境效益和经济效益，在污泥处理处置领域具有很大的市场潜力。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。